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SMT简介 制作 蒋生贵2018 05 18 什么是SMT SMT就是表面组装技术 SurfaceMountedTechnology的缩写 是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺 SMT与THT对比 Surfacemount Through hole SMT的特点 1 组装密度高 电子产品体积小 重量轻 贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1 10左右 一般采用SMT之后 电子产品体积缩小40 60 重量减轻60 80 2 可靠性高 抗振能力强 焊点缺陷率低 3 高频特性好 减少了电磁和射频干扰 4 易于实现自动化 提高生产效率 降低成本达30 50 节省材料 能源 设备 人力 时间等 SMT有关的技术组成 电子元件 集成电路的设计制造技术 电子产品的电路设计技术 电路板的制造技术 自动贴装设备的设计制造技术 电路装配制造工艺技术 装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术 SMT生产环境的要求 1 SMT车间的温度 20度 28度 预警值 22度 26度2 SMT车间的湿度 70 预警值 45 60 3 防尘4 防静电 SMT工艺流程 ScreenPrinter Mount AOI Reflow SMT线体 组成SMT生产线的必备设备 1 印刷机2 贴片机3 回流焊其他辅助设备 上板机 全自动激光打码机 SPI 挑板机 接驳台 AOI 收板机等 SMT生产流程图 SMT生产流程图 印刷 印刷 作为SMT的源头至关重要 直接关系到了生产效率和品质的达成 印刷岗位 工作職責1 錫膏的使用和回收 2 鋼網的清洗及管理 3 锡膏 钢网使用记录4 PCB板装框 使用工具1 鋼網清洗机2 錫膏攪拌机3 冰箱4 X RAY測試儀5 錫膏厚度測試儀 印刷岗位 使用工具1 鋼網 鋼網擦拭紙2 錫膏3 錫膏攪拌刀4 靜電手套 靜電手環5 清洗溶劑6 记录表单 一般其外框是铸铝框架 中心是金属模板 框架与模板之间依靠丝网相连接 呈 刚 柔 刚 目前我们对新来钢网的检验项目钢网的张力 使用张力计测量钢网四个角和中心五个位置 张力应大于30N CM 钢网的外观检查 框架 模板 窗口 MARK等项目 钢网的实际印刷效果的检查 钢网 STENCILS 钢网制作 鋼版的製造方法有 化學蝕刻法鐳射加工法錫膏鋼版 用於PCB之焊點上印上錫膏張力是為了固定鋼版 不讓它有位移 張力 35牛頓 1 刮刀按制作形状可分为菱形和拖尾巴两种 从制作材料上可分为橡胶 聚胺酯 和金属刮刀两类 2 目前我们使用的全部是金属刮刀 金属刮刀具有以下优点 从较大 较深的窗口到超细间距的印刷均具有优异的一致性 刮刀寿命长 无需修正 印刷时没有焊料的凹陷和高低起伏现象 大大减少不良 3 目前我们使用有三种长度的刮刀 300MM 350MM 400MM 在使用过程中应该按照PCB板的长度选择合适的刮刀 刮刀的两边挡板不能调的太低 容易损坏模板 4 刮刀用完后要进行清洁和检查 在使用前也要对刮刀进行检查 刮刀 Stencil 1 刮刀的速度刮刀的速度和锡膏的黏度有很大的关系 刮刀的速度越慢 锡膏的黏度越大 同样 刮刀的速度越快 锡膏的黏度就越小 调节这个参数要参照锡膏的成分和PCB元件的密度以及最小元件尺寸等相关参数 2 刮刀的压力刮刀的压力对印刷影响很大 压力太大会导致锡膏印的很薄 目前我们一般都设定在8KG左右 理想的刮刀速度与压力应该是正好把锡膏从钢板表面刮干净 刮刀的速度与压力也存在一定的转换关系 即降低刮刀速度等于提高刮刀的压力 提高了刮刀速度等于降低刮刀的压力 3 刮刀的宽度如果刮刀相对于PCB过宽 那么就需要更大的压力 更多的锡膏参与其工作 因而会造成锡膏的浪费 一般刮刀的宽度为PCB长度 印刷方向 加上50MM左右为最佳 并要保证刮刀头落在金属模板上 刮刀的技术参数 錫膏 錫粉合金 助焊劑 Sn62 Pb36 Ag2 Sn63 Pb37 依照產品特性來決定 選擇 其它添加劑 流變劑 增稠劑 活性劑 溶劑 松香 锡膏的成份 助焊劑的作用是使焊劑可鋼版印刷 除去焊劑的焊料粉與印刷電路板的焊盤 及元件電極等各表面之氧化物 清潔表面以幫助接合 助焊剂的用途 代表性锡膏焊料的成份 锡膏管控要求 1 锡膏必须在常温 22 28度 湿度40 66 回温4小时才可领用 超过24小时未领用必须放回冰箱 2 锡膏必须使用专用搅拌机搅拌3分钟 时间太久太稀印刷坍塌造成连锡 太少不能搅拌均匀 3 锡膏保存条件为 0 10度 自生产日期为6个月4 锡膏添加到钢网上使用期限为12小时 开盖未使用期限为48小时 5 管理使用遵循FIFO 先进先出 的原则 相关文件 相关表单 印刷判定标准 总则 印刷在焊盘上的焊膏量允许有一定的偏差 但焊膏覆盖在每个焊盘上的面积应大于焊盘面积的75 贴片岗位 贴片机工作原理 常见贴片机 松下 索尼 西蒙子 雅马哈 三星 富士 JUKI等 高速機 0 085 0 15sec piece 42352 24000 泛用機 0 3 2 5sec piece 12000 1440 贴片零件分類原則 高速機 R L C泛用機 QFP BGA CONN USB 等供給形式有帶狀 tape 管狀 tube 盤狀 tray 黏紙帶狀 adhesive 操作员岗位 工作職責1 依照站位表上料 保证不装错料 2 工單上下線材料的清點3 機器拋料 换料的記錄4 日產機器的衛生清潔5 每日效率的达成使用工具1 SMT元件2 Feeder 送料器 3 料位表 上料表 4 靜電手套 靜電手環5 接料帶6 剪刀7 各类表单 相关文件 相关表单 一 常用電子元件簡介 CHIP元件尺寸 英制規格長 mm 寬 mm 厚 mm 公制規格06031 600 800 45160808052 001 250 80201212063 201 600 80321604021 000 500 25100502010 600 30 0603 例如 0402指长度为40mil 宽度为20mil mil为毫英寸 1mil 0 0254mm 0402即为 1mm 0 5mm 常用电子元件的单位及换算 1 电阻单位 基本单位 欧姆 ohm 常用单位 千欧 K 兆欧 M 换算关系 1M 1000K 1000 000 2 F 电容单位 基本单位 法拉 F 常用单位 皮法pF纳法nF微法 F毫法mF换算关系 1F 1000mF 1000 000 F 1000 000 000nF 1000 000 000 000pF 3 H 电感单位 基本单位 亨利 H 常用单位 纳亨nH微亨 H毫亨mH换算关系 1H 1000mH 1000 000 H 1000 000 000nH 元件的标准误差代码表 电阻 电容 标印值 电阻值 标印值 电阻值 2R2 5R6 102 682 333 104 564 2 2 5 6 1K 6800 33K 100K 560K 0R5 010 110 471 332 223 513 0 5PF 1PF 11PF 470PF 3300PF 22000PF 51000PF 贴片式电阻 电容识别标记 1 SOPSmallOutlinePackage2 PLCCPlasticLeadedChipCarrier3 BGABallGridArray4 SOjSmallOutlineJ leadpackage5 QFPQuadFlatPackage6 SOTSmallOutlineTransistor 常見的IC封裝方式有以下六種 BGA BallGridArrayPackage 球栅阵列封装BGA BallGridArray 球栅阵列 零件表面无脚 其脚成球状矩阵排列于零件底部 BGA类元件的极性标示一般是通过本体上的小圆点与焊盘端上的标记相一致 QFP QuadFlatPackage 四边有脚 元件脚向外伸展SOP SmallOutlinePackage 两边有脚 向外伸展 SOT SmallOutlineTransistor 小外形封装晶体管SOJ SmallOutlineJ leadPackage 两边有脚 向内弯曲 PLCC PlasticLeadedChipCarrier 四边有脚 向内弯曲 回流焊 REFLOW 目的 使錫膏融化 將SMD件固定在PCB之上流程 置件後首先進入錫爐的溫升區 接著進預熱區 實加熱區 最後是冷卻區 製程全部時間大約為四至五分鐘 這個龐然大物即為回焊爐 迴流焊的目的 使表面電子元器件與PCB正確可靠的焊接在一起 工藝原理 當焊料 元件與PCB的溫度達到焊料熔點溫度以上時 焊料熔化以填充元件與PCB間的間隙然後隨著冷卻 焊料凝固 形成焊點 工藝流程 因錫膏的特性 回流過程分為四個區間段 1 預熱區 將焊錫膏 PCB以及元器件的溫度從室溫提升到預定的預熱溫度 預熱溫度一定低于焊料的熔點的溫度 此過程有一個重要的管控參數 升溫斜率 温度上升必需慢 大约每秒3 C 以限制沸腾和飞溅 防止形成小锡珠 另一些元件对内部应力比较敏感如果元件外部温度上升太快 会造成断裂 2 預焊區 讓焊錫膏中的助焊劑有充足的時間來清潔焊點 去除焊點表面的氧化膜 3 焊接區 在焊接區焊料熔化並達到PCB與元器件腳良好的焊接在一起的目的 在焊接區溫度開始迅速上升 因元器件會有不同的速率吸熱故會產生溫差 所以要控制好溫度 消除這一溫差 若加熱溫度不足則由於無法確保充足的熔融焊錫與Pad的接觸時間 很難獲得良好的焊接品質 同時由於熔融焊錫內部的助焊劑成份和氣體無法被排出 因而發生空焊 Open 與冷焊 Coldsoldering 溫度太高或183 以上時間拉太長 則該熔解的焊錫將被再氧化而導致焊接強度減弱 元件被烤壞等缺陷產生 4 冷卻區 焊接部位的冷卻不可緩慢 否則因元件與基板熱容量有別 將引起溫度分布不均 焊錫凝固時間的差異將導致元件位置挪移 熱膨脹率的差異也將使基板彎曲 進而有局部應力集中 使該部位的接合度的減低 冷卻速度太慢 也會引起焊錫組織之粗大化 因而導致接合溫度的減低 總之回流溫度曲線建立的原則是焊接區以前上升速率要盡可能的小 進入焊接區後半段後 升溫速率要迅速提高 焊接區最高溫度的時間控制要短 使PCB 及元器件少受熱沖擊 AOI检测 目的 檢查PCBA过回焊炉后是否有缺陷流程 PCBA進入AOI後有數台CCD對其做零件辨識 缺件或極性錯誤等 人工目检是最方便 实用 适应性最强的一种 因为从原理上说 设计好的电路板 只要其上的元件类型 位置 极性全部正确 并且焊接良好的话 其性能就应该符合设计要求 但是由于SMT工艺的提高 及各种电路板结构尺寸的需要 使电路板的组装向着小元件 高密度 细间距方向发展 受自身生理因素的限制 人工目检对这种电路板已很难进行准确 可靠 重复性高的检测了 由于ICT需要针对不同的电路板制作不同的模板 制作和调试的周期较长 故只适用于大批量生产 功能测试需要专门的设备及专门设计的测试流程 故对绝大多数电路板生产线并不适用 传统目检的缺陷 编程简单AOI通常是把贴片机编程完成后自动生成的TXT辅助文本文件转换成所需格式的文件 从中AOI获取位置号 元件系列号 X坐标 Y坐标 元件旋转方向这5个参数 然后系统会自动产生电路的布局图 确定各元件的位置参数及所需检测的参数 完成后 再根据工艺要求对各元件的检测参数进行微调 操作容易由于AOI基本上都采用了高度智能的软件 所以并不需要操作人员具有丰富的专业知识即可进行操作 故障覆盖率高由于采用了高精密的光学仪器和高智能的测试软件 通常的AOI设备可检测多种生产缺陷 故障覆盖率可达到80 减少生产成本由于AOI可放置在回流炉前对PCB进行检测 可及时发现由各种原因引起的缺陷 而不必等到PCB过了回流炉后才进行检测 这就大大降低了生产成本 AOI的优点 工作職責1 將PCBA上的不良問題點找出來 2 不良品數量的報表統計3 其它參考檢查包裝工位工作職掌使用工具1 竹簽2 靜電手套 靜電手環3 放大鏡 4 不良品標簽5 標識卡 相關文件 相關表单 炉后不良判定标准 静电防护 这是静电放电 ESD 在作怪 前言 静电的产生 干燥环境更易积累静电电荷 静电的危害 通信产品故障软件故障30 多硬件故障中器件失效30 多 外应力 环境温湿 灰尘腐蚀 雷电 机械应力 包装等 导致产品故障约30 器件失效中EOS ESD失效率占30 40 而高静电敏感的器件EOS ESD失效率高达60 左右 静电造成的危害举例 1 日本曾对不合格的电子产品进行过解剖分析 发现45 的不合格器件是由静电放电造成的 美国也在上世纪八十年代初作过统计 它的电子工业每年由于静电造成的损失高达100亿美元 英国经过数年调查了解到 该国上世纪七 八年年代的电子产品 每年因静电造成的损失约为20亿英磅 2 航天部门北京某所实验在1992年初组装调试我国 资源卫星 上使用的一种仪器时 因人体静电放电导致2只价值6000美元的进口并遭禁运的CCD器件 一种MOS器件 失效 几乎影响卫星的发射进度 3 航天部门北京某厂在生产一种 长征三号火箭 用仪器时 因进口MOS门电路CT30 用不防静